场效应管放大电路特点
场效应管放大电路
对应三极管的共射、共集及共基放大电路，场效应管放大电路也有共源、共漏和共栅三种基本组态。下面以jfet组成的共源极放大电路为例，介绍场效应管放大电路的工作原理。
1.自偏压电路 自偏压电路如图3-10所示。在图中，场效应管栅极通过栅极电阻rg接地，源极通过源极电阻rs接地。这种偏置方式利用jfet（或耗尽型mos管）在栅源电压ugs=0时，漏极电流id≠0的特点，以漏极电流在源极电阻rs上的直流压降，给栅源之间提供反向偏置电压。也就是说，在静态时，源极电位us=idrs，由于栅极电流为0，rg上没有压降，栅极电位ug=0，所以栅源之间的偏置电压为
ugs=ug-us=-idrs
要说明的是，自偏压方式不能用于由增强型mos管组成的放大电路。因为增强型mos管
只有当ugs达到ut时才有id产生。
对于图3-10电路的静态工作点，可以利用式（3-1）和式（3-3）求联立方程，即
id=idss（1-ugs/up）2（3-4
）ugs=-idrs（3-5）
求得id和ugs之后，则有
uds=vdd-id（rd+rs）（3-6）
例3-1电路如图3-10所示，已知idss=0.5ma，up=-1v，试确定电路的静态工作点。
解：根据上面分析得到的公式有
id=0.5（1+ugs）2
ugs=-2id
将ugs表达式代入id表达式中，得
id=0.5（1-2id）2
解方程得
id=（0.75±0.56）ma
而idss=0.5ma，id不应大于idss，所以
idq=0.19ma
ugsq=0.38v
udsq=11.9
2.分压式自偏压电路 虽然自偏压电路比较简单，但是当静态工作点确定后，ugs和id就确定了，因而rs选择的范围很小。分压式自偏压电路是在图3-10电路的基础上加接分压电阻后组成的，如图3-11所示。漏极电源vdd经分压电阻rg1和rg2分压后，通过rg3供给栅极电压，ug=rg2vdd/（rg1+rg2）;同时漏极电流在源极电阻rs上也产生压降，us=idrs。因此，静态时加在jfet上的栅源电压为
ugs=ug-u
=vddrg2/（rg1+rg2）-idrs（3-7）
同样可根据式（3-1）和（3-7）求联立方程，即
id=idss（1-ugs/up）2
ugs=vddrg2/（rg1+rg2）-idrs
从而求出id和ugs，并求出
uds=vdd-id（rd+rs）
得出电路的静态工作点。
3、场效应管放大电路的动态分析 图3-10自偏压电路可以用图3-12的交流等效电路来表示，图中rl为放大电路外加的负载电阻。从图中不难求出电压放大倍数au、ri和ro三个性能参数。
1.电压放大倍数au
由图3-12可得出
au=uo/ui=（-idr′l）/ugs=-（gmugsr′l）/ugs
即
au=-gmr′l（3-8）
其中，r′l=rd∥rl。
式（3-8）表明，jfet共源放大电路的电压放大倍数au与跨导gm成正比，且输出电压与输入电压反相。
2.输入电阻ri和输出电阻ro
由图3-12可得
ri≈rg（3-9）
ro≈rd（3-10）
可见，共源放大电路的输入电阻ri主要由偏置电阻rg决定，而输出电阻ro则由漏极电阻rd决定。
场效应管放大电路的优缺点 优点
（1）输入电阻大。用普通三极管做成放大电路，共射电路的输入电阻约几kω，（我们一般称之为10^3级），共集电极电路的输入电阻也只能做到几十k欧到一百多k欧（10^5级），而使用结型场效应管（jfet）就可做到输入电阻10^6级，使用mos管能做到10^8级以上。
（2）温度稳定性好，由于场效应管里没有漂移电流，基本不受温度变化的影响。
缺点：
（1）放大倍数小，一级放大只能做到几倍（可能不到10倍），（2）输入端由于静电感应容易产生击穿。
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1.自偏压电路 自偏压电路如图3-10所示。在图中，场效应管栅极通过栅极电阻rg接地，源极通过源极电阻rs接地。这种偏置方式利用jfet（或耗尽型mos管）在栅源电压ugs=0时，漏极电流id≠0的特点，以漏极电流在源极电阻rs上的直流压降，给栅源之间提供反向偏置电压。也就是说，在静态时，源极电位us=idrs，由于栅极电流为0，rg上没有压降，栅极电位ug=0，所以栅源之间的偏置电压为
ugs=ug-us=-idrs
要说明的是，自偏压方式不能用于由增强型mos管组成的放大电路。因为增强型mos管
只有当ugs达到ut时才有id产生。
对于图3-10电路的静态工作点，可以利用式（3-1）和式（3-3）求联立方程，即
id=idss（1-ugs/up）2（3-4
）ugs=-idrs（3-5）
求得id和ugs之后，则有
uds=vdd-id（rd+rs）（3-6）
例3-1电路如图3-10所示，已知idss=0.5ma，up=-1v，试确定电路的静态工作点。
解：根据上面分析得到的公式有
id=0.5（1+ugs）2
ugs=-2id
将ugs表达式代入id表达式中，得
id=0.5（1-2id）2
解方程得
id=（0.75±0.56）ma
而idss=0.5ma，id不应大于idss，所以
idq=0.19ma
ugsq=0.38v
udsq=11.9
2.分压式自偏压电路 虽然自偏压电路比较简单，但是当静态工作点确定后，ugs和id就确定了，因而rs选择的范围很小。分压式自偏压电路是在图3-10电路的基础上加接分压电阻后组成的，如图3-11所示。漏极电源vdd经分压电阻rg1和rg2分压后，通过rg3供给栅极电压，ug=rg2vdd/（rg1+rg2）;同时漏极电流在源极电阻rs上也产生压降，us=idrs。因此，静态时加在jfet上的栅源电压为
ugs=ug-u
=vddrg2/（rg1+rg2）-idrs（3-7）
同样可根据式（3-1）和（3-7）求联立方程，即
id=idss（1-ugs/up）2
ugs=vddrg2/（rg1+rg2）-idrs
从而求出id和ugs，并求出
uds=vdd-id（rd+rs）
得出电路的静态工作点。
3、场效应管放大电路的动态分析 图3-10自偏压电路可以用图3-12的交流等效电路来表示，图中rl为放大电路外加的负载电阻。从图中不难求出电压放大倍数au、ri和ro三个性能参数。
1.电压放大倍数au
由图3-12可得出
au=uo/ui=（-idr′l）/ugs=-（gmugsr′l）/ugs
即
au=-gmr′l（3-8）
其中，r′l=rd∥rl。
式（3-8）表明，jfet共源放大电路的电压放大倍数au与跨导gm成正比，且输出电压与输入电压反相。
2.输入电阻ri和输出电阻ro
由图3-12可得
ri≈rg（3-9）
ro≈rd（3-10）
可见，共源放大电路的输入电阻ri主要由偏置电阻rg决定，而输出电阻ro则由漏极电阻rd决定。
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（1）输入电阻大。用普通三极管做成放大电路，共射电路的输入电阻约几kω，（我们一般称之为10^3级），共集电极电路的输入电阻也只能做到几十k欧到一百多k欧（10^5级），而使用结型场效应管（jfet）就可做到输入电阻10^6级，使用mos管能做到10^8级以上。
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